DE2641911A1 - METHOD OF MANUFACTURING A MOLD FOR METAL CASTING - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING A MOLD FOR METAL CASTINGInfo
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Shizuoka-ken/ JapanNIPPON G-AEXI SEIZO KABUSHIKI KAISHA. 76/8739 No. 10-1 Nakazawacho, Hamamatsu-shi,
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Verfahren zur Herstellung einer Form für den MetallgußMethod of making a mold for metal casting
Die Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Form für den Metallguß gerichtet; insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung der sog. Vakuumverformung beim Metallgießen.The invention is directed to an improved method of making a mold for metal casting; in particular The invention relates to an improvement in so-called vacuum deformation in metal casting.
In der Fachwelt ist bekannt, daß bei der sog. Vakuumverformung zum Metallgießen eine Abdeckung aus Kunstharzfolie verwendet wird, um die Oberfläche des Originalmodells abzudecken, Das bedeutet, bei diesem Formgebungsverfahren wird die Außen-It is known in the art that a cover made of synthetic resin film is used in the so-called vacuum deformation for metal casting is used to cover the surface of the original model, that is, with this shaping process, the external
München: Kramer · Dr.Weser^Hirsch -^- Wiesbaden^Bluaihach · Dr.Bergen · ZwirnerMunich: Kramer · Dr.Weser ^ Hirsch - ^ - Wiesbaden ^ Bluaihach · Dr.Bergen · Zwirner
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seite der Oberfläche eines vorgegebenen Modells passend mit einer Abdeckung abgedeckt, die aus einer Kunstharzfolie
besteht; auf der Abdeckfolie wird mit vorgegebener Dicke eine Schicht aus hitzebeständigen körnigen Füllstoffen,
wie etwa Formsand, ausgebildet; eine durch Unterdruck erzeugte Saugwirkung (pneumatic suction), die nachfolgend
als Saugdruck bezeichnet wird, wird an die Schicht aus körnigen Füllstoffen zu deren Verfestigung angelegt; und
das Originalmodell wird entfernt, wodurch eine Form mit einem Formhohlraum einer vorgegebenen Form erhalten wird.
Beim Gießen wird geschmolzenes Metall in den Formhohlraum der Form gegossen. * if '
side of the surface of a given model suitably covered with a cover made of a synthetic resin sheet; a layer of heat-resistant granular fillers such as molding sand is formed on the cover sheet with a predetermined thickness; a suction effect generated by negative pressure (pneumatic suction), hereinafter referred to as suction pressure, is applied to the layer of granular fillers to solidify them; and the original model is removed, thereby obtaining a mold having a mold cavity of a predetermined shape. Casting involves pouring molten metal into the mold cavity.
Dieses Formbildungsverfahren beruht auf der Grundlage, wonach die aus Kunstharz bestehende Abdeckfolie durch die Anwendung von Saugdruck auf die körnigen Füllstoffe passend an die körnigen Füllstoffe angesaugt wird und dann nach der vollständigen Verfestigung der Schicht aus körnigen Füllstoffen das Modell von dem verbleibenden Rest entfernt wird, so daß eine Form miteinem Formhohlraum erhalten wird, welcher der vorgegebenen Form entspricht. Mit diesem Verfahren sind daher bedeutsame Vorteile verbunden, da für das Material für die Form keine spezielle mechanische Festigkeit erforderlich ist, und da die Herstellung der Gießform und die Entfernung der gegossenen Stücke sehr einfach erfolgen kann und in beiden Fällen der Zeit- und Arbeitsaufwand beträchtlich vermin-This molding method is based on the principle that the cover sheet made of synthetic resin is sucked to match the granular fillers by the application of suction pressure to the granular fillers and then after the complete solidification of the layer of granular fillers, the model is removed from the remaining residue, see above that a mold is obtained with a mold cavity which corresponds to the predetermined shape. This method therefore has significant advantages, since no special mechanical strength is required for the material for the mold, and since the production of the casting mold and the removal of the cast pieces can be carried out very easily and, in both cases, the expenditure of time and labor is considerably reduced -
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dert ist.that is.
Als Material für die Abdeckfolie werden gewöhnlich Folien aus' synthetischen Kunstharzen bzw. Kunststoffen verwendet, wie etwa Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat, Polyäthylen, Polyvinylchlorid und Polyvinylalkohol.The material used for the cover film is usually made of synthetic resins or plastics, such as ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene, polyvinyl chloride and polyvinyl alcohol.
Diese üblichen synthetischen Kunststoffe haben sich jedoch wegen ihrer physikalischen Eigenschaften als ziemlich ungeeignetes Material für die Abdeckfolie bei der Vakuumverformung erv/iesen. Beispielsweise sind diese Kunststoffe reichlich unbefriedigend im Hinblick auf die Beständigkeit gegen thermische Zersetzung und die Beständigkeit gegen Verkohlung. Das bedeutet, solche Gußstücke, die nach der Vakuumverformung mit solchen Abdeckfolien erhalten worden sind, weisen unausbleiblich wenigstens einen der nachfolgenden, bedeutsamen Gießfehler auf, wie etwa Beschädigungen durch Gaseinschlüsse, Sandspuren und Sandeinschlüsse und Metalleinbrüche; weiterhin kann ein Bruch der Form auftreten.However, these common synthetic plastics have proven to be quite unsuitable because of their physical properties Provide material for the cover film for vacuum forming. For example, these plastics are plentiful unsatisfactory in terms of thermal decomposition resistance and charring resistance. This means that such castings, which have been obtained after vacuum forming with such cover films, inevitably show at least one of the following significant casting defects, such as damage due to gas inclusions, Traces of sand and sand inclusions and metal inrushes; Farther breakage of the mold can occur.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß die nachfolgenden Erfordernisse weitgehend erfüllt sein sollen, damit das Metallgießen recht erfolgreich unter Anwendung der Vakuumverformung durchgeführt werden kann. An erster Stelle soll die Abdeckfolie eine ausgezeichnete Genauigkeit oder Treue bei -der Modellabbildung aufweisen. Mit anderenIn the context of the present invention it has been found that the following requirements are largely met are intended so that metal casting can be carried out quite successfully using vacuum deformation. At first Place the cover film should have excellent accuracy or fidelity in the model image. With others
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Worten ausgedrückt, soll die Abdeckfolie, welche die Wand des Formhohlraums bildet, getreu entsprechend der Oberfläche des vorgegebenen Originalmodells geformt sein. An zweiter Stelle soll die Abdeckfolie die Fähigkeit aufweisen, dem angelegten Vakuum ausgezeichnet Stand zu halten, bzw. dieses Vakuum beizubehalten. Mit anderen Worten ausgedrückt, soll die Abdeckfolie recht fest bzw. stark sein, und durch Anlegung von Saugdruck passend an die körnigen Füllstoffe angesaugt werden, damit die Form des Formhohlraumes recht beständig beibehalten wird. An dritter Stelle soll die Abdeckfolie ausgezeichnete Oberflächenbeständigkeit aufweisen. Mit anderen Worten ausgedrückt, soll die Wandoberfläche des Formhohlraums recht beständig sein, wenn geschmolzenes Metall in den Hohlraum gegossen wird. An vierter Stelle soll die Abdeckfolie hohe Beständigkeit gegen thermische Zersetzung aufweisen.In other words, the cover film which forms the wall of the mold cavity should correspond to the surface of the given original model. In the second place, the cover film should have the ability to withstand the applied To hold the vacuum perfectly, or to maintain this vacuum. In other words, should the cover sheet will be quite firm and strong, and by applying suction pressure to match the granular fillers be sucked in, so that the shape of the mold cavity is maintained quite consistently. The third place should be the cover film have excellent surface resistance. In other words, the wall surface of the Mold cavity can be quite stable when molten metal is poured into the cavity. Fourth should be the cover film has high resistance to thermal decomposition.
Nachfolgend werden im einzelnen die oben genannten vier charakteristischen Anforderungen an die Abdeckfolie erläutert, welche erfüllt sein müssen, damit das Metallgießen erfolgreich unter Verwendung der Vakuumverformung durchgeführt werden kann.In the following, the above four characteristic requirements for the cover film are explained in detail. which must be met in order for metal casting to be carried out successfully using vacuum deformation can be.
(a) Genauigkeit bei der Modellabbildung(a) Model mapping accuracy
Die Genauigkeit bzw. Treue bei der Modellabbildung ist einThe accuracy or fidelity in the model mapping is a
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Faktor, der angibt, wie gut eine Abdeckfolie der Form des vorgegebenen Originalmodells zu folgen vermag. Damit eine auszeichnete Genauigkeit bei der Modellabbildung erhalten wird, soll die Abdeckfolie die nachfolgenden Erfordernisse erfüllen.Factor that indicates how well a cover sheet can follow the shape of the given original model. So one Get excellent accuracy in model mapping is, the cover film should meet the following requirements.
Der Temperaturbereich, in dem die thermische Behandlung der Folie durchgeführt wird, soll ausreichend breit sein. Konkreter ausgedrückt, soll die Abhängigkeit der prozentualen Dehnung der Folie von der Erwärmungsdauer klein sein, und die Zersetzungstemperatur der Folie soll sehr hoch sein, im Vergleich zu der Erweichungstemperatur der Folie. Weiterhin ist erforderlich, daß der Erv/eichungspunkt der Folie niedrig sein soll. Dieses Erfordernis ergibt sich hauptsächlich aus dem Gesichtspunkt einer bequemen Durchführung des Verfahrens. Es ist gut bekannt, daß es beim praktischen Betrieb in Giesse· reien schwierig ist, die Erwärmungsbedingungen, wie etwa die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungsdauer, stets weitgehend konstant zu halten. Darüberhinaus sind die zur Abdekkung verwendeten Folien sehr dünn und ihre Wärmekapazität ist auf der anderen Seite ziemlich klein. Andererseits werden diese Folien nach der Wärmebehandlung zur Erweichung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Saugdruck an die Schicht aus körnigen Füllstoffen angelegt wird, sehr rasch abgekühlt. Aus diesem Grunde wird es bevorzugt, daß der Schmelzpunkt des Folienmaterials ziemlich auf der niedrigeren Seite liegen soll.The temperature range in which the thermal treatment of the film is carried out should be sufficiently broad. More concrete expressed, the dependence of the percentage elongation of the film on the heating time should be small, and the decomposition temperature of the film should be very high compared to the softening temperature of the film. Farther it is necessary that the calibration point of the film should be low. This requirement arises mainly from from the point of view of a convenient implementation of the method. It is well known that in practical operation in Giesse · is difficult, the heating conditions such as the heating temperature and the heating time are always largely keep constant. In addition, the films used for covering are very thin and their heat capacity is quite small on the other hand. On the other hand, these films become the softening after the heat treatment The time at which the suction pressure is applied to the layer of granular fillers is cooled very quickly. For this Basically, it is preferred that the melting point of the sheet material should be fairly on the lower side.
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Die Spannung der Folie "bei Erweichung soll bis zu einem gewissen Ausmaß groß sein, die prozentuale Dehnung der Folie soll groß sein und die Schmelzspannung soll ausreichend groß sein. Diese Erfordernisse ergeben sich aus den nachfolgenden Gesichtspunkten. Es ist erforderlich, daß die Abdeckfolie im Verlauf der Erwärmung nicht aufgrund ihres eigenen Gewichtes nach unten hängt. Es ist ebenfalls notwendig, daß zum Zeitpunkt der Anlegung von Saugdruck an das Originalmodell die Folie jedem beliebigem Abschnitt der Modelloberfläche ausreichend und getreu folgen kann, sogar dann, wenn der Abschnitt eine sehr komplizierte Form aufweist und/oder tief ausgehöhlt ist. Es ist weiterhin erforderlich, daß dann, wenn diese Abbildung durch Saugdruck sehr schnell durchgeführt wird, die Abdeckfolie über die gesamte Oberfläche des Modells eine sehr dünne Membrane bilden kann, ohne daß irgendwelche örtlichen Brüche oder Risse auftreten.The tension of the film "when softening" should be up to one be large to a certain extent, the percentage elongation of the film should be large and the melt tension should be sufficient be great. These requirements result from the following points of view. It is necessary, that the cover film does not hang down in the course of heating due to its own weight. It is also It is necessary that at the time of the application of suction pressure to the original model, the film must be applied to any section of the Model surface can follow sufficiently and faithfully even if the section has a very complicated shape and / or is deeply hollowed out. It is also necessary that when this mapping is by suction pressure is carried out very quickly, the cover film is a very thin membrane over the entire surface of the model can form without any local fractures or cracks occurring.
Venn mit der Folie das Modell durch Anlegung von Saugdruck nachgebildet wird ' , soll die Folie keine elastische Deformierung durchführen, sondern -vielmehr eine plastische Deformierung. Konkreter aus ge drück;, bedeutet dies, daß bei Temperaturen oberhalb eines gewissen Niveaus die intermolekularen Bindungen des synthetischen Kunststoffes, aus dem die Folie zusammengesetzt ist, als Folge der ausreichenden Erwärmung Beträchtlich geschv/ächt werden. Dieses Erfordernis folgt da-If the model is reproduced with the film by applying suction pressure, the film should not be elastically deformed perform, but rather a plastic deformation. More specifically, this means that at temperatures above a certain level the intermolecular bonds of the synthetic plastic from which the film is made is composed, are considerably weakened as a result of sufficient warming. This requirement follows
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raus, daß unter der Bedingung, unter welcher der Formhohlraum als Wirkung des Saugdruckes gebildet wird, der Formhohlraum weitgehend frei von irgendwelchen zufälligen Deformationen sein soll, die ansonsten auftreten wurden, als Folge einer Änderung der Saugkraft und/oder durch einen Ausgleich oder eine Verteilung von Spannungen in der Konfiguration der Folie.out that under the condition under which the mold cavity is formed as the effect of the suction pressure, the mold cavity is largely free of any accidental deformations which would otherwise occur as a result of a change in the suction force and / or by compensation or a distribution of stresses in the configuration of the film.
(b) Vakuumtestandigkeit (Vakuumhaltevermögen)(b) Vacuum testability (vacuum holding capacity)
Um eine ausgezeichnete Vakuumbeständigkeit zu gewährleisten, ist es hauptsächlich erforderlich, daß an der Folie im Verlauf der Bildung des Formhohlraums keine örtlichen Brüche und Risse auftreten. Grundsätzlich heißt dies, daß ein Bruch der Folie, welche die Wand des Hohlraums "bildet, naturgemäß zu einem Zusammenbruch des Formhohlraums führt. Ylewi jedoch die örtlichen Risse der Abdeckfolie unter einem gewissen Ausmaß bleiben, dann führt dies nicht notwendigerweise zu einem sofortigen Zusammenbruch des Formhohlraums, da den körnigen Füllstoffen unter der Wirkung des Saugdruckes ebenfalls eine gewissen Abdeckwirkung zukommt. Trotz allem ist es vorzuziehen, daß die Abdeckfolie im wesentlichen im Verlauf und nach der Bildung des Formhohlraums keine örtlichen Brüche und Risse bilden soll. Für den Fall, daß die Vakuumverformung mit dem Metallgießen verbunden wird, neigt das bei der Zersetzung der Folie gebildete Gas dazu, Schaden durch Gaseinschlüsse inIn order to ensure excellent vacuum resistance, it is mainly necessary that the film should not be broken and cracked locally in the course of the formation of the mold cavity. Basically, this means that a break in the film which forms the wall of the cavity "naturally leads to a collapse of the mold cavity. However, if the local cracks in the cover film remain below a certain extent, this does not necessarily lead to an immediate collapse of the mold cavity , since the granular fillers also have a certain covering effect under the effect of suction pressure. In spite of everything, it is preferable that the covering film should essentially not form any local breaks and cracks in the course of and after the formation of the mold cavity associated with metal casting, the gas formed when the foil decomposes tends to be damaged by gas inclusions in it
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dem Produkt zu bilden. Aus diesem Grund ist zu beachten, daß umso weniger Gas gebildet wird, und deshalb auch umso weniger Schaden durch Gaseinschlüsse in dem Endprodukt auftreten, je dünner die Folie ist. Ton diesem Gesichtspunkt her wird für die bei der Vakuumverformung verwendete Abdeckfolie eine hohe Vakuumbeständigkeit gefordert.to form the product. For this reason it should be noted that the less gas is formed and therefore the less damage occurs due to gas inclusions in the end product, the thinner the foil is. This point of view is used for the cover film used in vacuum forming high vacuum resistance is required.
Nach dem Beginn des Metallgießens fließt das geschmolzene Metall in den Hohlraum und kommt zuerst in Berührung mit derjenigen Oberfläche eines Teiles des Hohlraums, die in der unteren Formhälfte gebildet ist, so daß die Folie, welche den unteren Wandabschnitt bedeckt, durch Abbrennen verschwindet und durch das geschmolzene Metall ersetzt wird. Jedoch kommt an dieser Anfangsstufe des Gießens das geschmolzene Metall nicht in sofortige Berührung mit dem oberen Wandabschnitt des Hohlraums, so daß der leztere daher der Einwirkung von geschmolzenem Metall mit außerordentlich hoher Temperatur ausgesetzt ist. Wenn im Vaiauf dieses Verfahrens die den oberen Wandabschnitt bedeckende Folie sofort verschwindet, bevor ein Ersatz durch geschmolzenes Metall stattfindet, dann wird der Saugdruck, der auf die Schicht aus körnigen Füllstoffen in der oberen Formhälfte einv/irkt, abgebaut und die Form kann beginnen, zusammenzubrechen.After the start of metal casting, the molten metal flows into the cavity and comes into contact with first that surface of a part of the cavity which is formed in the lower mold half, so that the film, which covers the lower wall portion, disappears by burning and is replaced by the molten metal will. However, at this initial stage of pouring, that comes about Molten metal does not come into immediate contact with the upper wall portion of the cavity, so the last one therefore exposed to the action of molten metal at extremely high temperatures. If im Vaiauf this Method, the foil covering the upper wall portion disappears immediately before being replaced by molten metal takes place, then the suction pressure acting on the layer of granular fillers in the upper half of the mold is broken down and the mold may begin to collapse.
Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß die Abdeckfolie vor der Berührung mit dem geschmolzenen Metall schnell schmel-For this reason, it is necessary that the cover film melt quickly before coming into contact with the molten metal.
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zen soll, so daß die geschmolzene Folie gut in die Schicht aus körnigen Füllstoffen als Folge des Saugdruckes eindringen kann. Dabei ist es auch erforderlich, daß die Abdeckfolie nicht zersetzt y/ird, bevor sie in direkte Berührung mit dem geschmolzenen Metall gekommen ist, obwohl sie dessen Wirkung bereits ausgesetzt ist. Konkreter ausgedrückt heißt dies, es ist erforderlich, daß die Abdeckfolie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist, weiterhin eine hohe thermische Zersetzungstemperatur besitzt, und schließlich soll die Viskosität im geschmolzenem Zustand sehr schnell absinken, wenn die Temperaturen ein gewisses Ausmaß übersteigen.zen so that the molten film penetrates well into the layer of granular fillers as a result of the suction pressure can. It is also necessary that the cover film is not decomposed before it comes into direct contact with the molten metal has come even though it has already been exposed to its effects. More specifically, this means it the cover sheet is required to have excellent heat resistance, and also high thermal resistance Has decomposition temperature, and finally the viscosity in the molten state should drop very quickly if the temperatures exceed a certain extent.
Weiterhin, wenn die, die Wand des Hohlraums bedeckende Folie damit beginnt, durch Abbrennen von einem Ende her zu verschwinden, dann wird der verbleibende Teil der Folie lediglich mit dessen freiem Ende an der Oberfläche der Schicht aus körnigen Füllstoffen infolge der Wirkung des Saugdrucks gehalten. Hierbei ist es weiterhin erforderlich, daß in diesem Zustand der verbleibende Folienabschnitt im wesentlichen nicht schrumpft und die vorgegebene Form des Hohlraums gewährleistet bleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es erforderlich, daß die Abdeckfolie eine gute plastische Deformierbarkeit aufweist uid weitgehend frei von thermischem Schrumpf ist.Furthermore, when the film covering the wall of the cavity begins to disappear by burning from one end, then the remaining part of the film is only made with its free end on the surface of the layer granular fillers held due to the effect of suction pressure. It is also necessary that in this State of the remaining film section essentially does not shrink and the predetermined shape of the cavity is guaranteed remain. In other words, it is necessary that the cover film has good plastic deformability uid is largely free of thermal shrinkage.
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(c) Oberflächenbeständigkeit(c) surface durability
Wenn geschmolzenes Metall in den Formhohlraum gegossen wird, dann verschwindet die die Hohlraumwand bedeckende Folie durch Abbrennen infolge der Berührung mit dem geschmolzenen Metall. Dannmrkt als Folge des eigenen Gewichtes und der Strömung des geschmolzenen Metalls und der Reibung zwischen dem geschmolzenen Metall und der Hohlraumwand eine Kraft auf die Oberfläche der Hohlraumwand ein. Wenn daher das Gießen mit einer, über ein gewisses Maß hinausgehenden Geschwindigkeit durchgeführt wird, wird ein Teil der Hohlraumwand davon weggenommen und mit dem Strom aus geschmolzenem Metall vermischt, was dazu führt, daß die erhaltenen Gußstücke körnige Füllstoffe enthalten. Mit anderen V/orten ausgdrückt, die Gußstücke weisen dann Spuren und Sandeinschlüsse auf. TJm diese Gießfehler zu vermeiden, ist es erforderlich, daß sogar dann, nachdem die Abdeckfolie durch Abbrennen verschwunden ist, kein Bruch der Form beginnen soll. Das bedeutet, es ist erforderlich, daß die Folie durch Schmelzen in die Schicht aus körnigen Füllstoffen eindringt und anschließend carbonisiert wird, wobei die carbonisierte Folie als eine Art Bindemittel für die körnigen Füllstoffe wirkt; hierbei soll die Carbonisierung bzw. Verkohlung der Folie eine ausreichende luftdurchlässigkeit der Form gewährleisten.When molten metal is poured into the mold cavity, the one covering the cavity wall disappears Foil by burning off as a result of contact with the molten metal. Then market as a result of your own weight and the flow of molten metal and the friction between the molten metal and the cavity wall a force on the surface of the cavity wall. Therefore, when pouring with one, about a certain amount Exceeding speed is carried out, a part of the cavity wall is removed therefrom and with the Stream of molten metal mixed, resulting in the resulting castings containing granular fillers. In other words, the castings then show traces and sand inclusions. To avoid these casting defects, it is necessary that even after the cover sheet is burned off, no breakage of the Shape should begin. This means that it is necessary that the film is melted into the layer of granular fillers penetrates and is then carbonized, the carbonized film as a kind of binder for the granular Fillers acts; Here, the carbonization or charring of the film should provide sufficient air permeability ensure the shape.
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Wenn das geschmolzene Metall in den Formhohlraum gegossen wird, ist die Temperatur des geschmolzenen Metalls außerordentlich hoch, die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls ist ziemlich klein und daher ist dessen Eindringvermögen sehr groß. Wenn daher ein zu großer Saugdruck auf die Schicht aus körnigen Füllstoffen angewandt wird, dann kann das geschmolzene Metall in die Schicht aus körnigen Füllstoffen hineingezogen werden, was zu einer Verminderung der Oberflächengüte der hergestellten Gußstücke führt.When the molten metal is poured into the mold cavity, the temperature of the molten metal is extraordinary high, the surface tension of the molten metal is quite small, and therefore its penetrability is very large. Therefore, if too great a suction pressure is applied to the granular filler layer, then it may the molten metal will be drawn into the layer of granular fillers, resulting in a reduction in the Surface quality of the castings produced leads.
TJm dieses unerwünschte Eindringen von geschmolzenem Metall erfolgreich zu vermeiden, ist es notwendig, die Stärke des Saugdruckes mit Bezugnahme auf die Feinheit der körnigen Füllstoffe einzustellen und eine Folie auszuwählen, die im Verlauf des Gießens carbonisiert wird und eine Art Bindemittel für die körnigen Füllstoffe nahe der Oberfläche der Wand des Formhohlraums bildet.In order to successfully avoid this undesirable ingress of molten metal, it is necessary to increase the strength of the Adjust the suction pressure with reference to the fineness of the granular fillers and select a film that is in the The course of the casting process is carbonized and a kind of binder for the granular fillers near the surface of the Forms wall of the mold cavity.
(d) Beständigkeit gegen thermische Zersetzung(d) Resistance to thermal decomposition
Je kleiner die Menge Gas ist, die bei der thermischen Zersetzung der Abdeckfolie durch Berührung mit geschmolzenem Metall bei hoher Temperatur gebildet wird, umso besser ist das Ergebnis des Gießverfahrens.The smaller the amount of gas that is released during the thermal decomposition of the cover film through contact with molten metal is formed at a high temperature, the better the result of the casting process.
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Obwohl ein Teil des Gases infolge des Saugdruckes durch die Schicht aus körnigen Füllstoffen hindurch aus der Form entweichen kann,stört der in dem Hohlraum verbleibende Anteil des' Gases das glatte Fließen des geschmolzenen Metalles und wird in Form von Gaseinschlussen bzw. Lunkern in den erhaltenen Gußstücken enthalten sein.Although part of the gas due to the suction pressure through the Layer of granular fillers can escape from the mold through, the remaining portion in the cavity interferes The 'gas is the smooth flow of the molten metal and is in the form of gas inclusions or voids in the obtained Castings be included.
Im allgemeinen ist die Menge an gebildetem Gas von der Dicke der Abdeckfolie abhängig. Das bedeutet, je dünner die Abdeckfolie ist, umso geringer ist die Gasbildung. Es wird weiterhin bevorzugt, daß die Abdeckfolie carbonisiert werden soll, bevor die thermische Zersetzung eintritt. Sogar wenn die thermische Zersetzung eintritt, wird es bevorzugt, daß keine korrosiven Gase wie etwa gasförmiger Chlorwasserstoff oder schädliche Gase wie etwa Cyanwasserstoff oder Stickoxide gebildet werden. Die Art des gebildeten Gases hängt von der chemischen Zusammensetzung der Abdeckfolie ab. Zum Beispiel sind Polyvinylchloridfolien ungeeignet für die Verwendung beim Metallgieesen in Verbindung mit der Vakuumverformung, da bei der Zersetzung dieser Folien Chlorwasserstoff-oder Chlor-Gas gebildet werden. Weiterhin wird es bevorzugt, daß die Abdeckfolie möglichst wenig brennende Rückstände bildet bzw. zurückläßt, da diese brennenden Rückstände innerhalb der erhaltenen Gußstücke enthalten sein können, wodurch die Qualität dieser Gußstücke beeinträchtigt wird.In general, the amount of gas formed depends on the thickness of the cover film. That means, the thinner the cover film is, the lower the gas formation. It is further preferred that the cover film is to be carbonized, before thermal decomposition occurs. Even if thermal decomposition occurs, it is preferred that none corrosive gases such as gaseous hydrogen chloride or harmful gases such as hydrogen cyanide or nitrogen oxides will. The type of gas formed depends on the chemical composition of the cover film. For example Polyvinyl chloride foils are unsuitable for use in metal casting in connection with vacuum forming, since the decomposition of these foils forms hydrogen chloride or chlorine gas. Furthermore, it is preferred that the cover film forms or leaves as little burning residue as possible, since these burning residues within the obtained castings may be contained, whereby the quality of these castings is impaired.
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Zusammenfassend wird festgestellt, daß die charakteristischen Eigenschaften der Abdeckfolie, welche über die Vakuumverformungbeim Metallgießen eingesetzt wird, die nachfolgenden Forderungen erfüllen sollen.< In summary, it is stated that the characteristic properties of the cover film, which is used via vacuum deformation in metal casting, should meet the following requirements. <
(1) Die Folie soll so dünn wie möglich sein, und ane einheitliche und vollständige plastische Verformung ohne wesentlichen thermischen Schrumpf gewährleisten.(1) The film should be as thin as possible and ane uniform and ensure complete plastic deformation without significant thermal shrinkage.
(2) Die Folie soll die Form des Formhohlraumes bei möglichst hohen Temperaturen beibehalten. Jedoch, nachdem das thermische Schmelzen begonnen hat, soll die Folie sofort in die Schicht aus körnigen Füllstoffen eindringen und darin carbonisiert werden, damit für die Form ausreichende Luftdurchlässigkeit gewährleistet ist.(2) The film should match the shape of the mold cavity as much as possible maintain high temperatures. However, after the thermal fusing has started, the film should immediately go into the Penetrate layer of granular fillers and are carbonized therein, so that sufficient air permeability for the mold is guaranteed.
(3) Die Folie soll im wesentlichen keine thermische Zersetzung ausführen, und nach dem Abbrennen sollen im wesentlichen keine brennenden Rückstände zurückbleiben. Korrosive und/oder schädliche Gase sollen nicht gebildet werden.(3) The film should not undergo essentially thermal decomposition and should not undergo essentially none after burning burning residues remain. Corrosive and / or harmful gases should not be formed.
Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Form für das Metallgießen anzugeben, welche die zuverlässige und erfolgreiche Herstellung von Gußstücken mit hoher Qualität gewährleistet, welche frei von Gußfehlern sind, wie etwa Gas-The main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mold for metal casting indicate which guarantees the reliable and successful production of high-quality castings, which are free from casting defects, such as gas
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Ergänzungsblatt zur OfTenlcgungsschrift T. fm Ά λ ^AA Supplementary sheet to the publication T. fm Ά λ ^ AA
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einschlüsse, Sandspuren und Sandeinschlüsse; weiterhin soll beim Gießen ein Bruch der Form vermieden werden.inclusions, traces of sand and sand inclusions; Furthermore , a breakage of the mold should be avoided during casting.
Ein' weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Form für das Metallgießen anzugeben, mit der eine hohe Treue bei der Abbildung der Abdeckfolie auf dem Originalmodell gewährleistet ist.Another object of the present invention is to provide a method for producing a mold for metal casting, with which a high degree of fidelity is ensured when the cover film is reproduced on the original model.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Form für das Metallgiessen anzugeben, bei dem die Hohlraumwand zum Zeitpunkt des Gießens durch carbonisierten Kunststoff gut verstärkt wird, so daß eine adäquate Luftdurchlässigkeit der Form gewährleistet ist.Another object of the present invention is to provide a method of making a mold for metal casting indicate where the cavity wall is well reinforced by carbonized plastic at the time of casting, so that adequate air permeability of the mold is ensured.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Form für das Metallgießen anzugeben, bei dem eineüiermisehe Zersetzung der Abdeckfolie nicht eintritt und auch die Bildung von brennenden Buckständen und die Bildung von korrosiven und/oder schädlichen Gasen vermieden ist.Yet another object of the present invention is to provide a method of making a mold for metal casting indicate in which excessive decomposition of the cover film does not occur and also the formation of burning buckstands and the formation of corrosive and / or harmful ones Gases is avoided.
I-ach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckfolie aus einer synthetischen Folie hergestellt, zu der wenigstens teilweise ionomeres Kunstharz gehört. Hierbei kann die Abdeckfolie entweder allein aus ionomerem Kunstharz her-'In one aspect of the present invention, that is Cover film made of a synthetic film, which at least partially includes ionomeric synthetic resin. Here can the cover film is either made solely from ionomer synthetic resin
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gestellt sein oder die Abdeckfolie kann aus einem Gemisch von ionomerem Kunstharz mit anderem synthetischem Kunstharz oder Harzen hergestellt sein. Die Abdeckung kann in der Form von' einer oder mehreren ionomeren Kunstharzfolien vorliegen, die mit einer anderen Kunstharzfolie oder Pollen laminiert sind.be provided or the cover sheet can be made of a mixture of ionomeric synthetic resin with other synthetic synthetic resin or resins. The cover can be in the form of 'one or more ionomeric synthetic resin films, that are laminated with another synthetic resin film or pollen.
Unter der Bezeichnung "ionomeres Kunstharz", wie sie innerhalb dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, werden alle Sorten von synthetischem polymerem Kunstharz verstanden, die in der Form von ionischen Copolymeren mit ionischen Brückenbindungen vorliegen. Ionomere Kunstharze sind charakterisiert durch eine chemische Zusammensetzung, bei der ein Metallion oder Ionen Molekülketten von Copolymeren aus ot-Olefinen mit copolymerisierbaren ungesättigten Carbonsäuren wie etwa Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure verknüpfen.Called "ionomeric resin" as used within As used in this specification and claims, all types of synthetic polymeric resin are used understood, which are in the form of ionic copolymers with ionic bridge bonds. Ionomer synthetic resins are characterized by a chemical composition in which a metal ion or ions have molecular chains of copolymers from ot-olefins with copolymerizable unsaturated Link carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid.
Bei der chemischen Zusammensetzung der ionomeren Kunstharze gewährleistet die Anwesenheit von Molekülketten, die über ionische Bindungen mit linearen hochpolymeren Ketten verknüpft sind, einerseits die thermische Stabilität des Harzes bei relativ niedrigen Temperaturen. Andererseits können jedoch die ionischen Bindungen, welche die Molekülketten miteinander verknüpfen, durch Anwendung von Wärme relativ leicht gelöst werden im Vergleich zu Kohlenstoffbindungen. So werdenIn the chemical composition of the ionomeric synthetic resins ensures the presence of molecular chains that over Ionic bonds are linked with linear high polymer chains, on the one hand the thermal stability of the resin at relatively low temperatures. On the other hand, however, the ionic bonds that the molecular chains with each other link, can be loosened relatively easily by the application of heat compared to carbon bonds. Be like that
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bei der Erwärmung der Abdeckfolie auf eine Temperatur über ein gegebenes Niveau die ionischen Bindungen leicht gelöst und die intermolekularen Bindungen werden dabei sofort abgebaut, wodurch ein schnelles Erweichen und/oder Schmelzen der Folie bewirkt wird. Deshalb kann die Folie zum Zeitpunkt der Formgebung genau und getreu sogar komplizierten und tief ausgehöhlten Abschnitten des Originalmusters folgen, ohne daß nennenswerte Restspannungen zurückbleiben. Darüberhinaus können die intermolekularen ionischen Bindungen durch Abkühlung der Folie nach der Formgebung aktiviert werden, wodurch die fast vollständige plastische Deformierung der Folie gewährleistet ist. Da am Erweichungspunkt sowohl die Spannung wie die prozentuale Dehnung beide ausreichend groß sind, können weiterhin auch sehr dünne Coline nennenswerte Schwierigkeiten zur Formgebung verwendet v/erden. Dies führt zu einer erhöhten Genauigkeit und Treue bei der Abbildung der Abdeckfolie auf dem Originalmodell.when the cover film is heated to a temperature above a given level the ionic bonds are easily broken and the intermolecular bonds are broken down immediately, thereby causing rapid softening and / or melting of the film. Therefore, the slide at the time follow the shape exactly and faithfully, even in complicated and deeply hollowed-out sections of the original pattern, without that significant residual stresses remain. In addition, the intermolecular ionic bonds can be reduced by cooling the film can be activated after shaping, which ensures the almost complete plastic deformation of the film is. Since at the softening point both the tension and the percentage elongation are both sufficiently large, can Furthermore, even very thin colins have significant difficulties in shaping them. This leads to a increased accuracy and fidelity when depicting the cover film on the original model.
Im Rahmen der Erfindung soll die Dicke der ionomeren Kunstharzfolie vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 um liegen. Beträgt die Dicke weniger als 10 um, dann besteht die Gefahr, daß Brüche in der Folie auftreten, wenn diese dem Saugdruck ausgesetzt wird. Beträgt andererseits die Dicke mehr als 100 um, dann wird eine übermäßig große Menge Gas entwickelt, wenn das geschmolzene Metall in die Form gegossen wird, und es ist recht schwierig, diese außerordentlich große Gasmenge, durch die Wirkung des Saugdruckes vollständig durch die SchichtIn the context of the invention, the thickness of the ionomeric synthetic resin film preferably in the range of 10 to 100 µm. If the thickness is less than 10 µm, there is a risk of that breaks occur in the film when it is exposed to the suction pressure. On the other hand, if the thickness is more than 100 µm, then an excessively large amount of gas is evolved when the molten metal is poured into the mold, and it is quite difficult, this extraordinarily large amount of gas, completely through the layer due to the effect of the suction pressure
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aus körnigen Füllstoffen hindurch aus der Form heraus zu bringen. Dies führt naturgemäß, zusätzlich zu den wirtschaftlichen Nachteilen, zur Bildung von unerwünschten Gaseinschlüssen' in den erhaltenen Gußstücken. Weiterhin führt dies zu einem nicht vernachlässigbaren Anteil an brennenden Rückständen in den Gußstücken. Bei einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens soll die Dicke der ionomeren Kunstharzfolie im Bereich von 30 bis 70 um liegen.of granular fillers through out of the mold. This leads naturally, in addition to the economic Disadvantages of the formation of undesirable gas inclusions in the castings obtained. Furthermore, this leads to a non-negligible proportion of burning residues in the castings. With an even more preferred one Embodiment of the method is the thickness of the ionomer Resin film range from 30 to 70 µm.
Wie bereits beschrieben, kann nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Abdeckfolie allein aus ionomerem Kunstharz bestehen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Abdeckfolie in der Form einer Laminatstruktur vorliegen, mit einer Folie oder Folien aus anderen synthetischen Harzen, wie etwa Polyamidharz, Polyäthylen geringer Dichte und Äthylenvinylacetat-Copolymerisat. Bei der anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Abdeckfolie aus einem Gemisch, von. Polymeren erhalten werden, bei dem das ionomere Kunstharz mit den oben genannten anderen synthetischen Kunstharzen vermischt ist.As already described, according to one aspect of the present invention, the cover film can be made from ionomeric material alone Are made of synthetic resin. In another preferred embodiment of the method according to the invention, the cover film can are in the form of a laminate structure, with a Foil or foils made from other synthetic resins such as polyamide resin, low density polyethylene and ethylene vinyl acetate copolymer. In the other preferred embodiment of the invention, the cover film can consist of a mixture of. Polymers can be obtained in which the ionomeric synthetic resin is mixed with the above-mentioned other synthetic resins is.
Bei einer praktischen Durchführung des Gießverfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird eine Abdeckung aus synthetischer Folie, zu der wenigstens teilweise ionomeres Kunstharz gehört, einer Wärmebehandlung, beispielsweise bei Folien-In practicing the molding process of the present invention, a cover is made of synthetic material Foil, to which at least partially ionomer synthetic resin belongs, a heat treatment, for example in the case of foil
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temperaturen von 90 bis 1400C ausgesetzt, um die "Folie zu erweichen; die Abdeckung wird in erweichtem Zustand auf die Oberfläche eines vorgegebenen Originalmodells gelegt, wozu Saugdruck an das Modell angelegt wird; auf der Abdeckung wird ein hohler Rahmen befestigt und eine Schicht aus hitzebeständigen körnigen !Füllstoffen, wie etwa Formsand, wird im Rahmen auf der Abdeckung ausgebildet; an die Schicht aus den hitzebeständigen körnigen Füllstoffen wird Saugdruck angelegt, zu deren Verfestigung und zum Ansaugen an die Abdeckung; und das Originalmodell wird von der auf diese Weise hergestellten Form entfernt.exposed to temperatures of 90 to 140 0 C to soften the "film; the cover is placed in a softened state on the surface of a given original model, for which purpose suction pressure is applied to the model; a hollow frame is attached to the cover and a layer of Heat-resistant granular fillers, such as molding sand, are formed in the frame on the cover; suction pressure is applied to the layer of heat-resistant granular fillers to solidify and suck the cover; and the original model is made from the mold thus made removed.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungs gemäß en Formgebungsverfahrens entsprechend obiger Beschreibung wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Abdeckfolie mit inomerem Kunstharz eine Deformierung erfahren kann, wenn geschmolzenes Metall in den Formhohlraum gegossen wird. Es wird vermutet, daß dies auf der Tatsache beruht, daß ionomeres Kunstharz ein thermoplastisches Kunstharz darstellt und beim Erweichen seine mechanische Festigkeit verliert. Das bedeutet, die Reibung zwischen dem Strom aus geschmolzenem Metall mit der geschwächten Abdeckfolie führt zu einer leichten Deformation der Folie.In the practical implementation of the shaping process according to the invention According to the above description, it was found in the context of the present invention that the cover film with inomeric resin can experience deformation when molten metal is poured into the mold cavity will. It is believed that this is due to the fact that ionomer resin is thermoplastic resin represents and loses its mechanical strength when softened. That means the friction between the stream of molten metal with the weakened cover film leads to a slight deformation of the film.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Form für das MetallgießenAnother object of the present invention is to provide a method of making a mold for metal casting
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anzugeben, "bei dem eine unerwünschte Deformation der Abdeckfolie durch Berührung mit dem geschmolzenen Metall gut verhindert wird.indicate "in which an undesirable deformation of the cover film is well prevented by contact with the molten metal.
Entsprechend einem anderen bevorzugten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Abdeckung aus synthetischer Folie, zu der wenigstens teilweise ionomeres Kunstharz gehört, einer Wärmebehandlung zur Erweichung der Folie ausgesetzt; anschließend wird die Abdeckung im erweichten Zustand auf die Oberfläche eines vorgegebenen Originalmodells gelegt, wozu Saugdruck an das Modell angelegt wrird; die freiliegende Oberfläche der Abdeckung -wird mit einer Lösung eines Ausgangskondensates eines wärmehärtenden Harzes überzogen bzw. beschichtet; ein hohler Rahmen wird auf der überzogenen Oberfläche der Abdeckung befestigt; eine Schicht aus hitzebeständigen körnigen Füllstoffen, wie etwa Formsand, wird in dem Rahmen auf der überzogenen Abdeckung ausgebildet; an die Schicht aus Mtzebeständigen körnigen Füllstoffen wird Saugdruck angelegt, um diese zu verfestigen und die Abdeckung daran anzusaugen; und das Originalmuster wird von der auf diese Weise hergestellten Form entfernt.In accordance with another preferred aspect of the present invention, a cover is made of synthetic A film, which at least partially includes an ionomeric synthetic resin, is subjected to a heat treatment to soften the film; then the cover is placed in the softened state on the surface of a given original model, what suction pressure is applied to the model for; the exposed one The surface of the cover is coated with a solution of an initial condensate of a thermosetting resin or coated; a hollow frame is attached to the coated surface of the cover; a layer of heat-resistant granular fillers such as molding sand is formed in the frame on the coated cover; at suction pressure is applied to the layer of mat-resistant granular filler in order to solidify it and the cover sucking on it; and the original pattern is removed from the mold thus made.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Überzug eine Dicke im Bereich von 2bis 100 um auf, bezogen auf das Harz in festem Zustand.According to a further preferred embodiment of the present According to the invention, the coating has a thickness in the range of 2 to 100 µm, based on the resin in the solid state.
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Wird eine Form, die nach der oben "beschriebenen anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde, zum Metallgießen verwendet, so ist die Abdeckfolie mit ionbmerem Kunstharz mit einem Überzug aus dem Ausgangskondensat eines wärmehärtenden Kunstharzes ausgekleidet, und daher ist die Abdeckfolie mit ionomerem Kunstharz gut verstärkt, ohne daß dessen vorteilhafte Eigenschaften beeinträchtigt sind. Die verstärkte Abdeckfolie weist gute Beständigkeit gegenüber der Reibung mit dem geschmolzenen Metall auf, und eine zufällige Deformation der Abdeckfolie im Yerlauf des Metallgießens kann wirksam verhindert werden. Wenn das geschmolzene Metall in den Hohlraum fließt, dann wird der Überzug aus Ausgangekondensat des wärmehärtenden Harzes infolge der von dem geschmolzenen Metall ausgehenden Strahlungswärme geschmolzen und dringt in die Schicht aus hitzebeständigen körnigen Füllstoffen ein und bildet eine verfestigte Schale an der Oberfläche der Schicht aus körnigen Füllstoffen, wodurch die Deformation der Abdeckfolie mit ionomerem Kunstharz im Verlauf des Metallgießens wirksam verhindert wird. Dadurch wird auch verhindert, daß die körnigen Füllstoffe mit dem geschmolzenen Metall vermischt werden. Darüberhinaus ist mit der Verwendung des Überzugs aus wärmehärtendem Kunstharz der Vorteil verbunden, daß dann, wenn das geschmolzene Metall in Berührung mit der Abdeckfolie aus ionomerem Kunstharz kommt, das wärmehärtende Kunstharz aus dem Überzug in geschmolzenem Zustand, gemeinsam mit demWill have a shape following the one described above "another preferred embodiment of the invention was used for metal casting, so the cover sheet is with ionic synthetic resin lined with a coating of the starting condensate of a thermosetting synthetic resin, and therefore, the cover sheet is well reinforced with ionomer synthetic resin without impairing its advantageous properties are. The reinforced cover sheet has good resistance to friction with the molten metal and accidental deformation of the cover sheet in the course of the metal casting can be effectively prevented. When the molten metal flows into the cavity, the coating of outlet condensate becomes the thermosetting Resin is melted due to the radiant heat emanating from the molten metal and exudes into the layer heat-resistant granular fillers and forms a solidified shell on the surface of the layer of granular Fillers, which effectively prevents the deformation of the cover film with ionomer synthetic resin in the course of metal casting will. This also prevents the granular fillers from being mixed with the molten metal. In addition, the use of the thermosetting resin coating has the advantage that when the molten metal comes into contact with the cover sheet made of ionomeric synthetic resin, the thermosetting synthetic resin is made from the coating in the molten state, together with the
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ionomeren Kunstharz der Abdeckung, ebenfalls in geschmolzenem Zustand, in die Schicht aus körnigen Füllstoffen hinein absorbiert werden und dort als eine Art Bindemittel für die körnigen Füllstoffe 'dienen.ionomeric synthetic resin of the cover, also in a molten state, in the layer of granular fillers are absorbed into it and serve there as a kind of binder for the granular fillers'.
Sofern beim erfindungsgemäßen Verfahren das Ausgangskondensat des wärmehärtenden Kunstharzes verwendet wird, ist es erforderlich, daß der Überzug schmilzt und aushärtet, wenn das geschmolzene Metall in die Nachbarschaft der Abdeckung mit ionomerem Kunstharz kommt, obwohl das geschmolzene Metall damit noch nicht in Berührung ist. Weiter wird bevorzugt, daß, wenn das geschmolzene Metall in Berührung mit der Abdeckung mit ionomerem Kunstharz kommt, der Überzug abbrennt, in die Schicht aus körnigen Füllstoffen hinein absorbiert wird und die körnigen Füllstoffe aneinander bindet.If the starting condensate of the thermosetting synthetic resin is used in the process according to the invention, the coating is required to melt and harden when the molten metal is in the vicinity the ionomer resin cover comes into contact with the molten metal. It is further preferred that when the molten metal is in contact with the cover with ionomer resin comes, the coating burns off, is absorbed into the layer of granular fillers and the granular fillers binds to each other.
Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise eine alkoholische lösung eines Ausgangskondensates eines wärmehärtenden Kunstharzes, wie etwa eines Phenolharzes, eines Furanharzes oder eines Harnstoffharzes gut geeignet. Andere Lösungsmittel als Alkohol, wie etwa or-For this embodiment of the method according to the invention, an alcoholic solution of an output condensate is an example a thermosetting synthetic resin such as a phenol resin, a furan resin or a urea resin well suited. Solvents other than alcohol, such as organic
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ganische lösungsmittel, V/asser und Mischungen davon können ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Jedoch gewährleistet die Verwendung von Alkohol als Lösungsmittel für- die Ausgangskondensate der wärmehärtenden Kunstharze eine ausreichende Benetzbarkeit der Überzugslösung, welche kurz unterhalb der kritischen Oberflächenspannung der Abdeckfolie, das sind ungefähr 40 dyn/cm liegt.Chemical solvents, water and mixtures thereof can also be used in the context of the invention. However ensures the use of alcohol as a solvent for the output condensates of the thermosetting synthetic resins sufficient wettability of the coating solution, which just below the critical surface tension of the cover film, which is approximately 40 dynes / cm.
Wie bereits beschrieben, soll die Dicke des Überzugs vorzugsweise im Bereich von 2 bis 100 um liegen, bezogen auf das Harz in festem Zustand. Wenn de Dicke weniger als 2 um beträgt, dann kann der Überzug nicht in einem solchen Ausmaß eine Schale bilden, die wirksam den Zusammenbruch des Formhohlraums verhindert, wenn das geschmolzene Metall eingegossen wird. Wenn andererseits die Dicke mehr als 100 um beträgt, dann verbleiben brennende Rückstände des Ausgangskondensats des wärmehärtenden Kunstharzes zwischen dem geschmolzenen Metall und der Schicht aus körnigen Füllstoffen, wodurch die Oberflächengüte der Gußstücke beeinträchtigt wird. Darüberhinaus, wenn die Dicke des Überzugs in dem oben angegebenen Bereich gehalten wird, dann kann eine ähnlich gute Wirkung sogar auch dann erwartet werden, wenn eine einheitliche Schicht des Ausgangskondensates nicht ausgebildet worden ist, wenn das Ausgangäcondensat vielmehr in Form von Tupfen oder Flecken auf der Oberfläche der Abdeckfolie mit ionomerem Kunstharz aufgebracht worden ist.As already described, the thickness of the coating should preferably be in the range of 2 to 100 µm, based on the resin in the solid state. If the thickness is less than 2 µm, the coating cannot be so large form a shell that is effective in preventing the mold cavity from collapsing when the molten metal is poured in will. On the other hand, if the thickness is more than 100 µm, burning residues of the output condensate remain the thermosetting resin between the molten metal and the layer of granular fillers, whereby the surface quality of the castings is impaired. Moreover, when the thickness of the coating is in the above Range is maintained, then a similarly good effect can be expected even if a uniform Layer of output condensate has not been formed if the output condensate is in the form of dots or stains have been applied to the surface of the cover sheet with ionomeric synthetic resin.
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-ty.-ty.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.The following examples serve to explain the Invention without limiting it.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen auch zwei Blatt Abbildungen mit den Pig. 1 bis 4; im einzelnen zeigen:Two sheets of illustrations with the Pig also serve to explain the invention. 1 to 4; show in detail:
Pig. 1 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehungen zwischen den Aufheizzeiten und den prozentualen Dehnungen von Proben der Abdeckfolien, die in Beispiel 1 verwandt wurden;Pig. 1 shows the relationships between the heating times and in the form of a graph the percentage elongations of samples of the cover films used in Example 1;
Pig. 2 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehungen zwischen den Auffheizzeiten und .den Bedingungen für die Proben der Abdeckfolien, die in Beispiel 2 verwandt wurden;Pig. 2 shows the relationships between the heating times and in the form of a graph .the conditions for the samples of the cover films used in Example 2;
Pig. 3A bis 30 Photographien von Proben der in Beispiel 3 verwendeten Abdeckfolien, nachdem diese 5 see lang erwärmt worden sind; undPig. 3A to 30 photographs of samples of the in Example 3 used cover films after they had been heated for 5 seconds; and
Pig. 4 in einer erläuternden Darstellung die Polien, die mit den Pig.3A bis 3C gezeigt wurden.Pig. 4 shows in an explanatory representation the poles that were shown with Pig.3A to 3C.
Polienproben mit einer Breite von 20 cm einer effektiven Länge von 50 mm und einer Dicke von 100 um wurden aus iono-Polien samples with a width of 20 cm, an effective length of 50 mm and a thickness of 100 µm were made from iono-
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merem Kunstharz (einem von der Firma Du Pont hergestellten und unter der Bezeichnung "Surlyn" vertriebenen Produkt) , aus Polyäthylen niedriger Dichte und aus Äthy1en-Vinylacetat-Copoiymerisat hergestellt und Untersuchungen zur Bestimmung der thermischen Beständigkeit ausgesetzt.merem synthetic resin (one manufactured by the Du Pont company and under the name "Surlyn" marketed product), made of low-density polyethylene and of ethylene-vinyl acetate copolymer produced and subjected to tests to determine the thermal resistance.
Die Folienproben wurden für die nachfolgend angegebene Dauer erwärmt, wozu die Proben in eine Stellung, 20 cm von einer auf 4000G erwärmten Heizplatte entfernt, gebracht wurden; gleichzeitig wurden die Proben mit einer Reckgeschwindigkeit von 3 cm/sec gereckt. Die Reckung erfolgte lediglich in einer Richtung; die erhaltenen Ergebnisse sindmit Fig. 1 dargestellt, wobei die prozentuale Dehnung als Ordinate und die Heizdauer (in sec) als Abszisse aufgetragen ist. Die Kurve A entspricht der ionomeren Kunstharzfolie, die Kurve B der Folie aus Polyäthylen niedriger Dichte und die Kurve C dem Äthylenvinylacetat-Copolymerisat. The film samples were heated for the duration given below, for which the samples in a position 20 cm were taken from a heated to 400 0 G heating plate; At the same time, the samples were stretched at a stretching speed of 3 cm / sec. The stretching was only in one direction; the results obtained are shown in Fig. 1, the percent elongation being plotted as the ordinate and the heating time (in seconds) as the abscissa. Curve A corresponds to the ionomeric synthetic resin film, curve B to the film made of low density polyethylene and curve C to the ethylene vinyl acetate copolymer.
Wie aus der graphischen Darstellung ohne weiteres zu entnehmen ist, ist die prozentuale Dehnung der Folie aus ionomerem Kunstharz wesentlich beständiger als die prozentuale Dehnung der beiden anderen Folien.As can be readily seen from the graph, the percentage elongation of the film is made of ionomer Synthetic resin is much more resistant than the percentage elongation of the other two foils.
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•βί.• βί.
Die "bereits mit Beispiel 1 b es ehr i ebenen Proben wurden verwendet, um die durch Wärmebehandlung hervorgerufenen Veränderungen zu bestimmen. Hierzu wurden die Folienproben £ir eine vorgegebene Zeitspanne in einer Stellung gehalten, die 0,5 cm von geschmolzenem, 13000C heißem Metall entfernt war. Die ermittelten Ergebnisse sind mit Fig. 2 dargestellt, wobei die Änderungen der Folien als Ordinate und die Erwärmungsdauer als Abszisse aufgetragen sind. Genauso wie bei Beispiel 1 entspricht die Kurve A der ionomeren Kunstharzfolie, die Kurve B der Folie aus Polyäthylen geringer Dichte und die Kurve C der Folie aus Äthylenvinylacetat-Copolymerisat. Der Fig. ist ohne weiteres' zu entnehmen, daß die ionomere Kunstharzfolie aus dem filmförmigen Zustand heraus rasch carbonisiert wird und den carbonisierten Zustand für eine relativ lange Zeitspanne beibehält, wodurch dieses Material wirksam als eine Art Bindemittel für die körnigen Füllstoffe der Form dienen kann.The samples, which were already flat in Example 1, were used to determine the changes brought about by the heat treatment. For this purpose, the film samples were held for a predetermined period of time in a position 0.5 cm from the molten, 1300 ° C. temperature The results obtained are shown in Fig. 2, with the changes in the films plotted as the ordinate and the heating time plotted as the abscissa Just as in Example 1, curve A corresponds to the ionomeric synthetic resin film and curve B to the polyethylene film less Density and the curve C of the film of ethylene vinyl acetate copolymer. It can be readily seen from the figure that the ionomeric synthetic resin film is rapidly carbonized from the film-like state and maintains the carbonized state for a relatively long period of time, whereby this material is effective as a kind of binder for the granular fillers of the mold can serve.
Die bereits in den vorangegangenen Beispielen eingesetzten Folienproben wurden 5 see lang erhitzt und anschließend von den Proben Photographien angefertigt; die erhaltenen BilderThe film samples already used in the previous examples were heated for 5 seconds and then by taking photographs of the samples; the images received
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sind mit den Pig. 3A, 3B und 3C dargestellt; Fig. 3A entspricht der ionomeren Kunstharzfolie, Fig. 3B entspricht der lOlie aus Polyäthylen niedriger Dichte und Fig. 3C entspricht der Folie aus Äthylenvinylacetet-Copolymerisat. Mit Fig. 4 werden dazu Erläuterungen gegeben, wobei mit Bezugsziffer 1 die erweichten Abschnitte der Folien, mit Bezugsziffer 2 die braunen Abschnitte der Folien, mit Bezugsziffer^clie carbonisieren Abschnitte und mit Bezugsziffer 4.das geschmolzene Metall gezeichnet werden. Es ist gut zu erkennen, daß im Falle der ionomeren Kunstharzfolie diese Folie bis zu einem Abschnitt sehr nahe an dem geschmolzenen Metall carbonisiert ist. Im Gegensatz dazu sind die anderen Folien sogar an solchen Stellen, die von dem geschmolzenen Metall entfernt sind, bis zur Asche abgebrannt.are with the Pig. 3A, 3B and 3C are shown; Figure 3A corresponds the ionomeric resin film, FIG. 3B corresponds to the low density polyethylene lOlie, and FIG. 3C corresponds the film made of ethylene vinyl acetate copolymer. Explanations are given with FIG. 4, with Reference number 1 the softened sections of the films, reference number 2 the brown sections of the films, reference number ^ clie carbonize sections and mark the molten metal with reference number 4. It it can be clearly seen that in the case of the ionomeric synthetic resin film this film is very close up to a section is carbonized on the molten metal. In contrast to this, the other foils are even in such places which are removed from the molten metal burned down to ashes.
in den
An den bereits/vorangegangenen Beispielen verwendeten Folienproben wurden Untersuchungen zur Bestimmung von
deren mechanischen und chemischen Eigenschaften durchgeführt, die üblicherweise für Abdeckfolien für das Metallgießen
gefordert werden. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt.in the
Tests were carried out on the film samples already used / previous examples to determine their mechanical and chemical properties, which are usually required for cover films for metal casting. The results of these measurements are shown in Table I below.
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' S/l·'S / l
Tabelle I:Table I:
Foliefoil
Polyäthylen Polyethylene
Ionomeres Ionomeres Kunstharz KunstharzIonomeric ionomer Synthetic resin synthetic resin
Athylen-Ethylene
vinyl-vinyl-
acetat- niedriger Typ 1 Typ 2acetate low type 1 type 2
Copolymerisat Dichte ' · (Surlyn (SurlynCopolymer density '(Surlyn (Surlyn
(17% VAC) (M 68) 1707)(17% VAC) (M 68) 1707)
1652)1652)
ThermischeThermal
Zersetzungs-Decomposition
temperaturtemperature
(°5(° 5
Erweichungstemperatur
(0C)Softening temperature
( 0 C)
Maximale
prozentuale
Dehnung bei
der ErweichungMaximum
percentage
Elongation at
of softening
Reißfestigkeit
"beim Bruch (g)Tear resistance
"at break (g)
Beständigkeit
gegen Bruch
(Zeit)resistance
against breakage
(Time)
Abbildung
(Zeit)Illustration
(Time)
250250
150150
7575
1010
2,52.5
5 bei einer Dicke von 100 um5 for a thickness of 100 µm
350350
190190
105105
350350
350350
190'190 '
600600
190190
825825
1717th
1010
bei 5 bei einer 5 bei einer einer Dik- Dicke von Dicke von ke von 50 um um 'at 5 at 5 at a Dik- Thickness of Thickness of ke of 50 um um '
60 um60 um
Carbonisierung mittelCarbonization medium
wenig viellittle much
vielmuch
Aus den in obiger Tabelle aufgeführten Ergebnissen"ist
' ohne weiteres ersichtlich, daß die Folie aus ionomerem
Kunstharz fast der Folie aus Polyäthylen entspricht, jedoch der Folie aus Ithylenvinylacetat-Copolymerisat hin-From the results listed in the table above, "is
'readily apparent that the film made of ionomer
Synthetic resin almost corresponds to the film made of polyethylene, but the film made of ethylene vinyl acetate copolymer
sichtlich, der thermischen Zersetzungstemperatur weit überlegen ist und daß die Folie aus ionomerem Kunstharz den anderen Kunstharzfolien weit überlegen ist, wenn andere Eigenschaften betrachtet werden.visibly, the thermal decomposition temperature far is superior and that the ionomer resin sheet is far superior to the other resin sheets when other properties are considered.
Ein Modell mit einer Länge von 300 mm, einer Breite von 100 mm und einer Höhe von 150 mm, das mit einem Eingußkanal versehen war, wurde zur Formgebung verwendet, und' die nachfolgend in Tabelle II aufgeführten Kunstharzfolien wurden als Abdeckfolien verwendet. Nach Fertigstellung der untren Formhälfte wurde eine obere Formhälfte mit flacher Konfiguration ausgebildet, wozu in jedem Falle die gleiche Abdeckfolie verwendet wurde. In der oberen Formhälfte wurde in bekannter Weise ein Gießtrichter mit einem Durchmesser von 15 mm ausgebildet. Als hitzebeständige körnige Füllstoffe wurde SiOp-sand (Teilchengröße entsprechend 200 um Maschenweite) verwendet und die durch Unterdruck erzeugte Saugwirkung wurde bei einem Vakuumdruck von 360 Torr durchgeführt. Geschmolzenes graues Gußeisen mit einer Temperatur von ungefähr 14000G wurde in die eingeschlossene Form eingegossen und blieb dort bis zur Abkühlung auf Umgebungstemperatur. Die Oberflächen der erhaltenen Gußstücke wurden bis zu einer Tiefe von 2,0 mm entfernt und auf die Anwesenheit von Gußfehlern untersucht. Die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführt.A model with a length of 300 mm, a width of 100 mm and a height of 150 mm, which was provided with a sprue, was used for molding, and the synthetic resin sheets shown in Table II below were used as cover sheets. After completion of the lower mold half, an upper mold half with a flat configuration was formed, for which the same cover sheet was used in each case. In the upper mold half, a pouring funnel with a diameter of 15 mm was formed in a known manner. SiOp sand (particle size corresponding to 200 µm mesh size) was used as the heat-resistant granular fillers, and the suction effect generated by negative pressure was carried out at a vacuum pressure of 360 Torr. Molten gray cast iron with a temperature of about 1400 0 G was poured into the enclosed form and remained there until it cools to ambient temperature. The surfaces of the castings obtained were removed to a depth of 2.0 mm and examined for the presence of casting defects. The results obtained are listed in Table II below.
709816/0752709816/0752
II:II:
^Eigenschaften Treue bei^ Properties of loyalty at
Abbildung ohne Bruch Verwen-^s. ansaugbare detes >v minimale Kunst- >v . Dicke harz \ (pm)Figure without break Use ^ s. suckable detes> v minimal art-> v. thickness resin \ (pm)
GußfehlerCasting defects
Metall- Gas- Sandeinbrüche ein- spuren
Schlüsse oder
Sandeinschlüsse Track in metal, gas and sand
Conclusions or
Sand inclusions
Pormen bruchPormen break
niedriger
DichtePolyethylene
lower
density
gestelltfixed
posed
vinyl-
acetat-
CopolymerisatEthylene
vinyl-
acetate-
Copolymer
fügig
fest
gestelltsmall amount
docile
fixed
posed
KunstharzIonomer
Synthetic resin
folgreiche
Saugwirkungno he
successful
suction
gestelltfixed
posed
acetatPolyvinyl
acetate
folgreiche
Saugwirkungno he
successful
suction
1010
0
70
7th
1111
festgestellt established
festgestellt established
keineno
festgestellt established
festgestellt established
Aus den oben in Tabelle II aufgeführten Ergebnissen ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Anwendung der vorlie-* genden Erfindung die Herstellung von Gußstücken mit merklich erhöhter Qualität gewährleistet.From the results listed above in Table II is readily apparent that the application of the present invention the production of castings with noticeable increased quality guaranteed.
709816/0752709816/0752
Claims (12)
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| DE2641911B2 DE2641911B2 (en) | 1980-03-06 |
| DE2641911C3 DE2641911C3 (en) | 1980-10-30 |
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|---|---|
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| GB1562206A (en) | 1980-03-05 |
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| OD | Request for examination | ||
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